KR102587983B1 - 수냉식 컨덴서와 이를 이용하는 전기자동차용 냉난방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전기자동차에서 사용되는 수냉식 컨덴서로서, 내층으로 냉매가 유동하고 복수로 적층되는 제1 냉매 유동판과 내측으로 냉각수가 유동하고 상기 제1 냉매 유동판과 교대로 적층되는 복수의 제1 냉각수 유동판을 포함하는 응축부; 내층으로 냉매가 유동하고 복수로 적층되는 제2 냉매 유동판과 내측으로 냉각수가 유동하고 상기 제2 냉매 유동판과 교대로 적층되는 복수의 제2 냉각수 유동판을 포함하는 과냉부; 상기 응축부에서 응축된 상기 냉매에 포함된 습기와 불순물을 제거하여 상기 과냉부로 공급하는 리시버 드라이어; 상기 제2 냉각수 유동판으로 냉각수를 공급하는 제1 냉각수 공급로; 상기 제1 냉각수 공급로를 통해 공급되는 냉각수의 일부를 복수의 상기 제1 냉각수 유동판 중 일부로 공급하는 제2 냉각수 공급로 및 상기 제2 냉각수 공급로를 통해 냉각수가 공급되지 않는 나머지 상기 제1 냉각수 유동판으로 냉각수를 공급하는 제3 냉각수 공급로를 포함하고, 상기 제1 냉각수 공급로를 통해 공급되는 냉각수는 상기 제3 냉각수 공급로를 통해 공급되는 냉각수보다 수온이 낮은 수냉식 컨덴서를 제공한다.
또한, 본 발명은 응축 영역과 과냉 영역이 일체로 구성된 차량용 수냉식 컨덴서를 사용하는 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공한다.

Description

수냉식 컨덴서와 이를 이용하는 전기자동차용 냉난방 시스템{Water cooling type condenser and System for cooling and heating of electronic vehicle using the same}

본 발명은 수냉식 컨덴서와 이를 이용하는 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 응축부 및 과냉부에 보다 낮은 온도의 냉각수를 공급하여 응축부와 과냉부가 동시에 또는 순차적으로 냉각되도록 하는 수냉식 컨덴서와 이를 이용하는 전기자동차용 냉난방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 에어컨 시스템은 외부의 온도변화에 관계없이 자동차 실내의 온도를 적당한 온도로 유지하여 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있도록 한다.

이러한 에어컨 시스템은 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기에서 압축된 냉매를 응축하여 액화시키는 컨덴서와, 컨덴서에서 응축되어 액화된 냉매를 급속히 팽창시키는 팽창밸브 및 팽창밸브에서 팽창된 냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 실내로 송풍되는 공기를 냉각하는 증발기 등을 주요한 구성요소로 포함한다.

한편, 전기 자동차에서 사용되는 구동모터, 모터 제어기, 전력 변환장치 등의 전장 부품들을 열해 방지 및 내구성능 유지를 위해 냉각하고 있는데, 통상 냉각수를 이용하는 수냉식 냉각기가 적용되고 있다.

전기자동차의 경우, 엔진 대신 전장 부품을 수냉식으로 냉각해야 하므로, 기존의 엔진 라디에이터 대신 전장 라디에이터를 설치하여, 냉각팬에 의해 흡입되는 외기 또는 주행풍을 전장 라디에이터로 통과시킴으로써 냉각수의 열을 방출시키는 것이다.

그리고, 냉각된 냉각수가 냉매와 열교환되도록 하고, 냉매를 이용하여 냉방 또는 난방과 전기자동차의 배터리를 냉각할 수 있다.

이때, 냉매의 열교환을 위해 컨덴서가 사용될 수 있다.

여기서, 컨덴서는 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 주행 중, 차량의 내부로 유입되는 외부공기를 통해 냉각시켜 저온의 액체 냉매로 응축시키게 된다.

컨덴서는 보통 기액분리를 통한 응축효율 향상과 냉매 중의 수분과 불순물을 제거하기 위해 구비되는 리시버 드라이어와 배관을 통해 연결된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 수냉식 컨덴서의 구성의 일 예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 수냉식 컨덴서에서의 냉매와 냉각수의 이동을 나타내는 도면이다. 도 2에서는 냉매와 냉각수의 이동을 설명하기 위해 연결브라켓의 도시를 생략하였다.

도 1과 도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 컨덴서(1)는 응축부(10), 과냉부(20) 및 리시버 드라이어(30)를 포함할 수 있다.

응축부(10)는 제1 냉각수 공급로(12)를 통해 외부에서 공급되는 저온의 냉각수를 이용하여 냉매 공급관(14)을 통해 공급되는 냉매를 응축시키고, 사용된 냉각수는 제1 냉각수 배출관(13)을 통해 배출한다.

응축부(10)는 복수의 냉각수 유동판(11a)와 냉매 유동판(11b)이 서로 교대로 적층되는 구조로 되어 있다.

과냉부(20)는 제2 냉각수 공급로(22)를 통해 외부에서 공급되는 저온의 냉각수를 이용하여 응축된 냉매를 과냉시키고, 이를 냉매 배출관(24)을 통해 배출한다. 이때, 사용된 냉각수는 제2 냉각수 배출관(23)을 통해 배출한다.

과냉부(20)는 복수의 냉각수 유동판(21a)와 냉매 유동판(21b)이 서로 교대로 적층되는 구조로 되어 있다.

그리고, 리시버 드라이어(30)가 응축부(10)에서 응축된 냉매 중 기체 상태의 냉매에서 포함된 먼지, 습기를 제거하여 과냉부(20)로 배출하도록 연결되어 있음을 알 수 있다.

여기서, 응축부(10)에서 냉매의 응축이 충분히 이루어지지 않으면 액상의 냉매보다 기상의 냉매의 양이 증가되어 컨덴서의 압력 강하 정도가 증가하고, 과냉부에서의 액상 냉매의 온도 감소 정도가 적어져 냉방 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에 대한 선행기술로는 공개특허 2013-0064602호를 예시할 수 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 과냉부로 공급되는 저온의 냉각수 중 일부를 응축부로 공급하여 응축부에서의 냉매 응축이 이루어지도록 하여 냉방 효율을 향상시킬 수 있는 수냉식 컨덴서와 이를 이용하는 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 응축 영역과 과냉 영역이 일체로 구성된 차량용 수냉식 컨덴서를 사용하는 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전기자동차에서 사용되는 수냉식 컨덴서로서, 내층으로 냉매가 유동하고 복수로 적층되는 제1 냉매 유동판과 내측으로 냉각수가 유동하고 상기 제1 냉매 유동판과 교대로 적층되는 복수의 제1 냉각수 유동판을 포함하는 응축부; 내층으로 냉매가 유동하고 복수로 적층되는 제2 냉매 유동판과 내측으로 냉각수가 유동하고 상기 제2 냉매 유동판과 교대로 적층되는 복수의 제2 냉각수 유동판을 포함하는 과냉부; 상기 응축부에서 응축된 상기 냉매에 포함된 습기와 불순물을 제거하여 상기 과냉부로 공급하는 리시버 드라이어; 상기 제2 냉각수 유동판으로 냉각수를 공급하는 제1 냉각수 공급로; 상기 제1 냉각수 공급로를 통해 공급되는 냉각수의 일부를 복수의 상기 제1 냉각수 유동판 중 일부로 공급하는 제2 냉각수 공급로 및 상기 제2 냉각수 공급로를 통해 냉각수가 공급되지 않는 나머지 상기 제1 냉각수 유동판으로 냉각수를 공급하는 제3 냉각수 공급로를 포함하고, 상기 제1 냉각수 공급로를 통해 공급되는 냉각수는 상기 제3 냉각수 공급로를 통해 공급되는 냉각수보다 수온이 낮은 수냉식 컨덴서를 제공한다.

상기 응축부는, 상기 제1 냉각수 공급로를 통해 냉각수를 공급받는 제1 단위 응축부와, 상기 제3 냉각수 공급로를 통해 냉각수를 공급받는 제2 단위 응축부를 포함할 수 있다.

상기 제1 단위 응축부가 포함하는 상기 제1 냉각수 유동판의 개수는, 상기 제1 냉각수 유동판의 전체 개수 중 10 내지 35% 일 수 있다. 상기 응축부와 상기 과냉부 사이에 배치되고, 일측으로는 상기 리시버 드라이어와 연결되어 냉매와 냉각수의 이동 경로를 제공하는 연결부를 더 포함할 수 있다.

상기 연결부는, 일면은 상기 제1 단위 응축부의 일면에 접하는 직사각형 형태로 이루어지고, 상기 제2 냉각수 공급로에 포함되는 제1 및 제2 단위 냉각수 공급홀이 양단부로 형성되고, 상기 제1 단위 응축부를 통해 이동하는 상기 냉매의 이동 경로를 제공하는 제1 단위 냉매 이동홀이 형성되는 제1 연결판과, 일면은 상기 제2 연결판의 타면에 접하는 직사각형 형태로 이루어지고, 양단으로는 상기 제2 냉각수 공급로에 포함하는 제3 및 제4 단위 냉각수 공급홀이 형성되고, 일단으로는 상기 제1 단위 응축부를 통해 이동하는 상기 냉매의 이동 경로를 제공하는 제2 단위 냉매 이동홀이 형성되는 제2 연결판과, 일면은 상기 제2 연결판의 타면에 접하는 직사각형 형태로 이루어지고, 상기 냉매 유입공과 상기 냉매 배출공으로의 냉매 유출입을 수행하는 제1 및 제2 가이드홈이 일측으로 형성되며, 상기 제2 냉각수 공급로에 포함하는 제5 및 제6 단위 냉각수 공급홀이 형성되는 제3 연결판과, 일면이 상기 제3 연결판의 타면에 접하는 직사각형 형태로 이루어지고, 양단으로는 상기 제2 냉각수 공급로에 포함하는 제7 및 제8 단위 냉각수 공급홀이 형성되고, 일단으로는 상기 제1 단위 응축부를 통해 이동하는 상기 냉매의 이동 경로를 제공하는 제3 단위 냉매 이동홀이 형성되는 제4 연결판과, 일면은 상기 제4 연결판의 타면에 접하고, 타면은 상기 과냉부의 일면에 접하는 직사각형 형태로 이루어지고, 상기 제2 냉각수 공급로에 포함되는 제9 및 제10 단위 냉각수 공급홀이 양단부로 형성되고, 상기 제1 단위 응축부를 통해 이동하는 상기 냉매의 이동 경로를 제공하는 제4 단위 냉매 이동홀이 형성되는 제5 연결판을 포함할 수 있다.

상기 제1 단위 냉각수 공급홀과 제10 단위 냉각수 공급홀은 장원 형태로 이루어질 수 있다.

상기 제2 연결판은, 일측 양단으로 돌출되어 상기 냉매 유입공과 상기 냉매 배출공과 각각 삽입되는 제1 연결 리브와, 타측단에 돌출되어 차체에 고정되는 제1 연결 브라켓과, 상기 제1 연결 리브의 일측 저면에 일정 높이로 돌출되는 제1 고정턱을 포함할 수 있다.

상기 제3 연결판은, 상기 제1 가이드홈과 상기 제2 가이드홈의 입구 양측에 각각 돌출되어 상기 냉매 유입홀과 상기 냉매 배출홀에 삽입되는 삽입 가이드 리브와, 상기 삽입 가이드 리브의 일측에 일정 높이로 돌출되는 제2 고정턱을 포함할 수 있다.

상기 제4 연결판은, 일측 양단으로 돌출되어 상기 리시버 드라이어와의 연결되는 제2 연결 리브와, 타측단에 돌출되어 차체에 고정되는 제2 연결 브라켓과, 상기 제2 연결 리브의 일측 저면에 일정 높이로 돌출되는 제3 고정턱을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 가이드홈의 저부는 상기 제2 단위 냉매 이동홀과 연통하고, 상기 제2 가이드홈의 저부는 상기 제3 단위 냉매 이동홀과 연통할 수 있다.

상기 제1 연결 리브와 상기 제2 연결 리브의 이격 거리는, 상기 제1 및 제2 가이드홈의 이격 거리에 대응할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 고정턱의 높이는 동일할 수 있다.

상기 제1 연결 리브와 상기 제2 연결 리브의 길이는 상기 냉매 유입공과 상기 냉매 배출공의 길이에 대응할 수 있다.

상기 제1 연결 리브와 상기 제2 연결 리브의 길이는, 상기 삽입 가이드 리브의 이격거리에 대응할 수 있다.

상기 연결판의 두께는 상기 냉매 유입공과 상기 냉매 배출공의 폭에 대응할 수 있다.

상기 제1 내지 제5 연결판 각각의 두께는 2mm 이상일 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 수냉식 컨덴서; 자동차 실내의 난방 및 냉방이 선택적으로 이루어지도록 냉매를 전동압축기, 실내컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기로 순환시키는 냉매순환라인; 배터리가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인; 전장품가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인; 상기 제1팽창밸브의 유입단에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전동압축기의 유입단과 연결되어 선택적으로 냉매를 유동시키는 제1냉매분기라인; 상기 제1냉매분기라인 상에 구비되고, 선택적으로 개폐되어 상기 제1냉매분기라인을 유동하는 냉매를 팽창시켜 유출하는 제2팽창밸브; 상기 제1냉매분기라인 중 제2팽창밸브 후방에 구비되어, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 냉매를 수용하고, 상기 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인을 따라 각각 유동하는 냉각수를 냉매와 열교환시키는 칠러; 상기 냉매순환라인 중 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이에 구비되어, 상기 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이의 냉매순환라인을 개폐하는 2웨이밸브와; 상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유입단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유출단 측에 연결되는 제2냉매분기라인과; 상기 제1냉각수순환라인 중 배터리의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 배터리의 유입단 측에 연결되는 제1냉각수분기라인과; 상기 제2냉각수순환라인 중 전장품의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전장품의 유입단 측에 연결되는 제2냉각수분기라인과;을 포함하고, 상기 수냉식 컨덴서는, 상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인 상에 중첩되어, 상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인을 따라 각각 유동하는 냉매와 냉각수를 선택적으로 열교환시키는 전기자동차용 냉난방 시스템을 제공한다.

상기와 같은 본 발명은, 과냉부로 공급되는 저온의 냉각수 중 일부를 응축부로 공급하여 응축부에서의 냉매 응축이 이루어지도록 하여 냉방 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 수냉식 컨덴서의 구성의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수냉식 컨덴서에서의 냉매와 냉각수의 이동을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 컨덴서의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 수냉식 컨덴서에서의 냉매와 냉각수의 이동을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에서 사용하는 분리판의 배치 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에서 사용하는 연결부의 구성의 일 예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명에서 사용하는 리시버 드라이어와 연결부의 연결을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 컨덴서에서의 냉각수와 냉매 이동을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매의 순환과정을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 의 냉방 및 배터리냉각모드 시 냉매의 순환과정을 보인 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 컨덴서의 구성을 나타내는 정면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 수냉식 컨덴서에서의 냉매와 냉각수의 이동을 나타내는 도면이다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 컨덴서(1000)는 응축부(1110), 과냉부(1120), 제1 냉각수 공급로(1122A), 제2 냉각수 공급로(1122B) 및 제3 냉각수 공급로(1122C)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 컨덴서(1000)는 응축부(1110)와 과냉부(1120) 사이에 배치되어, 일측으로는 리시버 드라이어(1130)와 연결되어, 응축부(1110)와 과냉부(1120) 사이의 냉각수 이동 경로를 제공하고, 응축부(1110), 과냉부(1120) 및 리시버 드라이어(1130) 사이의 냉매 이동 경로를 제공하는 연결부(1140)를 더 포함한다.

응축부(1110)는 외부에서 유입되는 냉각수를 이용하여 고온의 냉매를 응축시켜 배출한다.

응축부(1110)는 후술하는 제1 냉각수 유동판(1111a)과 제1 냉매 유동판(1111b)이 복수로 적층되어, 소정의 크기를 갖는 직육면체 형태로 이루어질 수 있다.

제1 냉각수 유동판(1111a)은 소정의 크기를 갖는 직사각형의 판 형상으로서, 내부로는 냉각수가 유동할 수 있다.

제1 냉매 유동판(1111b)은 소정의 크기를 갖는 직사각형의 판 형상으로서, 내부로는 냉매가 유동할 수 있다.

제1 냉각수 유동판(1111a)과 제1 냉매 유동판(1111b)은 서로 동일한 크기와 형태로 이루어질 수 있다.

제1 냉각수 유동판(1111a)과 제1 냉매 유동판(1111b)은 복수로 적층되되, 서로 교대로 적층될 수 있다.

제1 냉각수 유동판(1111a)과 제1 냉매 유동판(1111b)의 내측에서 유동하는 냉각수와 냉매는 서로 평행하게 유동하거나 대향하는 방향으로 유동할 수 있다.

복수로 적층된 제1 냉매 유동판(1111b)의 일측으로는 제1 냉매 공급관(1114)이 배치되어, 응축 대상인 냉매를 공급할 수 있다. 응축부(1110)로 공급된 냉매는 외부에서 공급되는 냉각수에 의해 응축된 후, 리시버 드라이어(1130)로 공급될 수 있다.

과냉부(1120)는 외부에서 유입되는 냉각수를 이용하여 응축된 냉매의 온도에 대한 과냉(sub cooling)시켜 배출한다.

과냉부(1120)는 후술하는 제2 냉각수 유동판(1121a)과 제2 냉매 유동판(1121b)이 복수로 적층되어, 소정의 크기를 갖는 직육면체 형태로 이루어질 수 있다.

제2 냉각수 유동판(1121a)은 소정의 크기를 갖는 직사각형의 판 형상으로서, 내부로는 냉각수가 유동할 수 있다.

제2 냉매 유동판(1121b)은 소정의 크기를 갖는 직사각형의 판 형상으로서, 내부로는 냉매가 유동할 수 있다.

제2 냉매 유동판(1121b)은 리시버 드라이어(1130)에서 습기 및 먼지가 제거된 냉매를 공급받을 수 있다.

제2 냉각수 유동판(1121a)과 제2 냉매 유동판(1121b)은 서로 동일한 크기와 형태로 이루어질 수 있다.

제2 냉각수 유동판(1121a)과 제2 냉매 유동판(1121b)은 복수로 적층되되, 서로 교대로 적층될 수 있다.

제1 냉각수 공급로(1122)는 과냉부(1120)가 포함하는 제2 냉각수 유동판(1121a)의 일측 상부를 통해 저온의 냉각수(W1)를 공급한다. 공급된 냉각수(W1)는 제2 냉매 유동판(1121b)을 유동하는 냉매를 과냉시켜 과냉부(1120)의 일측 하부를 통해 배출될 수 있다.

한편, 과냉부(1120)로 공급되는 냉각수 중 일부는 응축부(1110)로 공급될 수 있다.

이를 위해 본 발명은 제2 냉각수 공급로(1122B)를 포함한다.

제2 냉각수 공급로(1122B)의 일단은 제1 냉각수 공급로(1122A)의 유입측으로 에 연결되고, 타단은 제1 냉각수 공급로(1122A)의 배출측으로 연결된다. 제2 냉각수 공급로(1122B)는 응축부(1110)가 포함하는 복수의 제1 냉각수 유동판(1111a) 중 일부의 제1 냉각수 유동판(1111a)으로 냉각수를 공급할 수 있다.

여기서, 응축부(1110)는 제2 냉각수 공급로(1122B)를 통해 냉각수를 공급받는 제1 단위 응축부(1110A)와 후술하는 제3 냉각수 공급로(1122C)를 통해 냉각수를 공급받는 제2 단위 응축부(1110B)를 포함한다. 여기서, 제2 냉각수 공급로(1122B)는 후술하는 연결부(1140)를 통해 제1 단위 응축부(1110A)로의 냉각수 공급과 유출을 수행한다.

여기서, 제3 냉각수 공급로(1122C)는 응축부(1110)가 포함하는 복수의 제1 냉각수 유동판(1111a) 중에서 제2 냉각수 공급로(1122B)를 통해 냉각수를 공급받지 않는 나머지 제1 냉각수 유동판(1111a)에 대하여 냉각수(W2)를 공급한다.

제1 냉각수 공급로(1122A)를 통해 공급되는 냉각수(W1)의 온도는 제3 냉각수 공급로(1122C)를 통해 공급되는 냉각수(W2)의 온도보다 낮을 수 있다.

제2 냉각수 공급로(1122B)는 제1 냉각수 공급로(1122A)를 통해 냉각수를 공급받으므로, 제1 단위 응축부(1110A)는 과냉부(1120)의 일측으로 배치될 수 있다.

이때, 제1 단위 응축부(1110A)가 포함하는 제2 냉각수 유동판(1121a)의 개수는 응축부(1110)가 포함하는 제2 냉각수 유동판(1121a)의 10 내지 35% 일 수 있다.

예를 들어, 응축부(1110)가 포함하는 제1 냉매 유동판(1111b)과 제1 냉각수 유동판(1111a)의 개수가 각각 15개인 것으로 상정하면, 제1 냉매 유동판(1111b)과 제1 냉각수 유동판(1111a)은 서로 교대로 배치되므로, 제1 냉각수 공급로(1122A)를 통해 냉각수를 공급받는 제1 냉각수 유동판(1111a)의 개수는 5개일 수 있다.

상기와 같이, 보다 낮은 온도를 갖는 냉각수(W1)가 응축부(1110)가 포함하는 제1 단위 응축부(1110A)로 공급되면, 응축부(1110)에의 응축 효율이 증가할 수 있다.

도 5는 본 발명에서 사용하는 분리판(1110C)의 배치 상태를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 제1 단위 응축부(1110A)와 제2 단위 응축부(1110B) 사이에는 직사각형 형태의 분리판(1110C)이 배치되어, 제1 단위 응축부(1110A)와 제2 단위 응축부(1110B)를 구분할 수 있다.

분리판(1110C) 상에서 모서리 부위에는 제1 냉매 유동판(1111b)을 통과한 냉매가 제1 단위 응축부(1110A)로 이동하도록 하는 경로를 제공하는 냉매 이동홀(1112)이 형성될 수 있다.

연결부(1140)는 소정의 크기를 갖는 판 형상으로 이루어진다. 연결부(1140)는 응축부(1110)와 과냉부(1120) 사이에 배치된다. 연결부(1140)의 양측면으로는 응축부(1110)과 과냉부(1120)가 각각 밀착되어 배치된다.

연결부(1140)는 응축부(1110)에서 배출되는 냉매를 리시버 드라이어(1130)로 유입되도록 냉매의 이동 경로를 제공한다.

도 6은 본 발명에서 사용하는 연결부의 구성의 일 예를 나타내는 분해 사시도이다.

도 6을 참조하면, 연결부(1140)는 제1 내지 제5 연결판(1140A, 1140B, 1140C, 1140D, 1140E)를 포함한다.

제1 연결판(1140A)은 소정의 가로 세로 길이와 소정 두께를 갖는 직사각형의 판 형태로 이루어진다.

제1 연결판(1140A)의 일면은 제1 단위 응축부(1110A)의 일면과 접한다.

제1 연결판(1140A) 상에서 일단부로는 제1 단위 응축부(1110A)를 통해 이동하는 냉매의 이동 경로를 제공하는 제1 단위 냉매 이동홀(1141A)이 형성되고, 양단부로는 제2 냉각수 공급로(1122B)를 구성하는 제1 및 제2 단위 냉각수 공급홀(1142A, 1143A)이 각각 형성될 수 있다.

여기서, 냉매 이동 경로와 냉각수 이동 경로의 배치 시, 냉각수 공급 경로가 다른 구성 요소와 겹치는 것을 방지하기 위해, 제2 단위 냉각수 공급홀(1143A)은 장원 형태로 이루어질 수 있다. 필요에 따라서는 제1 단위 냉각수 공급홀(1142A)이 장원 형태로 이루어질 수 있다.

제2 연결판(1140B)은 소정의 가로 세로 길이를 갖는 직사각형의 판 형태로 이루어진다.

제2 연결판(1140B)의 일면은 제1 연결판(1140A)의 타면과 접하고, 제2 연결판(1140B)의 타면은 후술하는 제3 연결판(1140C)의 일면과 접한다.

제2 연결판(1140B) 상에는 제1 단위 냉매 이동홀(1141A)과 연통하여 냉매의 이동 경로를 제공하는 제2 단위 냉매 이동홀(1141B)가 형성되고, 양단부로는 제2 냉각수 공급로(1122B)를 구성하는 제3 및 제4 단위 냉각수 공급홀(1142B, 1143B)이 각각 형성될 수 있다. 제3 및 제4 단위 냉각수 공급홀(1142B, 1143B)은 제1 및 제2 단위 냉각수 공급홀(1142A, 1143A)과 각각 연결된다.

제2 연결판(1140B)의 일측 양단으로는 리시버 드라이어(1130)의 일측으로 연결되는 제1 연결 리브(1144B)가 각각 돌출된다. 제1 연결 리브(1144B)는 서로 일정 거리 이격될 수 있다. 제1 연결 리브(1144B)의 이격 거리는 냉매 유입홀(1132)과 냉매 배출홀(1134)의 이격 거리에 대응한다.

제1 연결 리브(1144B)는 소정의 폭과 길이를 갖는 직사각형 형태로, 리시버 드라이어(1130)의 일측에 고정된다. 여기서, 제1 연결 리브(1144B)의 장변이 리시버 드라이어(1130)의 일측으로 고정되도록 하여 리시버 드라이어(1130)과의 고정을 보다 확고하게 하는 것이 바람직하다.

이때, 제1 연결 리브(1144B)의 양측 저부에는 소정의 높이를 갖는 제2 고정턱(1145B)이 돌출된다.

제2 고정턱(1145B)은 연결판(1140)이 리시버 드라이어(1130)와 연결될 때, 연결판(1140)과 리시버 드라이어(1130)가 소정 거리 이격되도록 한다.

제2 연결판(1140B)의 타측으로는 연결판(1140)이 차체(미도시)의 소정 위치에 연결되도록 하는 직사각형의 제1 연결 브라켓(1148B)이 돌출된다. 본 실시예에서 제1 연결 브라켓(1148B)은 제2 연결판(1140B)에 직교하는 방향으로 돌출되지만, 제1 연결 브라켓(1148B)의 돌출 각도는 사용자의 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

제3 연결판(1140C)은 소정의 가로 세로 길이를 갖는 직사각형 형태로 이루어진다. 제3 연결판(1140C)의 일면은 제2 연결판(1140B)의 타면과 접한다.

제3 연결판(1140C)의 크기와 형태는 제2 연결판(1140B)의 크기와 형태에 대응한다.

제3 연결판(1140C) 양단부로는 제2 냉각수 공급로(1122B)를 구성하는 제5 및 제6 단위 냉각수 공급홀(1142C, 1143C)이 각각 형성될 수 있다. 제5 및 제6 단위 냉각수 공급홀(1142C, 1143C)은 제3 및 제4 단위 냉각수 공급홀(1142B, 1143B)과 각각 연결된다.

제3 연결판(1140C)의 양단부에서 일측으로는 냉매의 이동을 가이드하는 제1 및 제2 가이드홈(1144C, 1145C)이 형성된다.

제1 및 제2 가이드홈(1144C, 1145C)은 제3 연결판(1140C)의 일측에서 타측을 향하여 소정의 깊이로 형성된다. 이때, 제1 및 제2 가이드홈(1144C, 1145C)은 서로 동일한 크기와 형태로 이루어질 수 있다.

제1 및 제2 가이드홈(1144C, 1145C)은 서로 일정 거리 이격될 수 있다. 제1 및 제2 가이드홈(1144C, 1145C)의 이격 거리는 제1 연결 리브(1144B)의 이격 거리에 대응할 수 있다.

여기서, 제1 가이드홈(1144C)의 저부는 제2 연결판(1140B)의 제2 단위 냉매 이동홀(1141B)에 연결되고, 제2 가이드홈(1145C)의 저부는 후술하는 제4 연결판(1140D)의 제3 단위 냉매 이동홀(1141D)에 연결될 수 있다.

제1 및 제2 가이드홈(1144C, 1145C)과 리시버 드라이어(1130)의 냉매 유입홀(1132)과 냉매 배출홀(1134)과의 연결을 용이하게 하기 위해, 제1 및 제2 가이드홈(1144C, 1145C)의 입구 양측으로는 각각의 홀을 향하여 삽입 가이드 리브(1146C)가 서로 평행하게 돌출될 수 있다.

이때, 삽입 가이드 리브(1146C)의 일측 저부에는 소정의 높이를 갖는 제2 고정턱(1145C)이 돌출된다.

제2 고정턱(1145C)은 연결판(1140)이 리시버 드라이어(1130)와 연결될 때, 연결판(1140)과 리시버 드라이어(1130)가 소정 거리 이격되도록 한다.

제4 연결판(1140D)은 소정의 가로 세로 길이를 갖는 직사각형 형태로 이루어진다. 제4 연결판(1140D)의 일면은 제3 연결판(1140C)의 타면과 접한다. 제4 연결판(1140D)의 크기와 형태는 제3 연결판(1140C)의 크기와 형태에 대응한다.

제4 연결판(1140D)의 일단으로는 제3 연결판(1140C)의 제2 가이드홈(1145C)의 저부와 연통하여 냉매의 이동 경로를 제공하는 제3 단위 냉매 이동홀(1141D)이 형성될 수 있다.

또한, 제4 연결판(1140D)의 양단부로는 제2 냉각수 공급로(1122B)를 구성하는 제7 및 제8 단위 냉각수 공급홀(1142D, 1143D)이 각각 형성될 수 있다. 제7 및 제8 단위 냉각수 공급홀(1142D, 1143D)은 제5 및 제6 단위 냉각수 공급홀(1142C, 1143C)과 각각 연결된다.

제4 연결판(1140D)의 일측 양단으로는 리시버 드라이어(1130)의 일측으로 연결되는 제2 연결 리브(1144D)가 각각 돌출된다. 제2 연결 리브(1144D)는 소정의 폭과 길이를 갖는 직사각형 형태로 이루어진다. 이때, 제2 연결 리브(1144D)는 크기와 형태는 제1 연결 리브(1144B)의 크기와 형태와 동일할 수 있다.

제2 연결 리브(1144D)는 서로 일정 거리 이격될 수 있다. 제2 연결 리브(1144D)의 이격 거리는 제1 연결 리브(1144B)의 이격 거리와 동일할 수 있다.

제1 연결 리브(1144B), 삽입 가이드 리브(1146C) 및 제2 연결 리브(1144D)는 연결판(1140)과 리시버 드라이어(1130)의 연결 시, 서로 겹쳐진 상태에서 냉매 유입홀(1132)과 냉매 배출홀(1134)로 삽입되어 냉매 유동 경로를 제공할 수 있다.

이때, 제2 연결 리브(1144D)의 양측 저부에는 소정의 높이를 갖는 제3 고정턱(1145D)이 돌출된다.

제3 고정턱(1145D)은 연결판(1140)이 리시버 드라이어(1130)과 연결될 때, 연결판(1140)과 리시버 드라이어(1130)와 소정 거리 이격되도록 한다.

제1 내지 제3 고정턱(1145B, 1145C, 1145D)의 높이는 서로 동일하게 설정될 수 있다.

또한, 제4 연결판(1140D)의 타측으로는 연결판(1140)이 차체(미도시)의 소정 위치에 연결되도록 하는 직사각형의 제2 연결 브라켓(1148D)이 돌출된다. 본 실시예에서 제2 연결 브라켓(1148D)은 제4 연결판(1140D)에 직교하는 방향으로 돌출되되, 돌출 방향은 제1 연결 브라켓(1148B)의 돌출 방향과는 반대일 수 있다.

제2 연결 브라켓(1148D)의 돌출 각도는 사용자의 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

제4 연결판(1140D) 상에서 제2 연결 브라켓(1148D)과 반대 방향으로는 리시버 드라이어(1130)의 측면과 걸리는 홀더(1149D)가 돌출된다. 홀더(1149D)는 연결판(1140)과 리시버 드라이어(1130)의 연결 시, 리시버 드라이어(1130)의 외주를 감싸며 연결 상태를 보다 확고히 할 수 있다.

제5 연결판(1140E)은 소정의 가로 세로 길이를 갖는 직사각형 형태로 이루어진다. 제5 연결판(1140E)의 일면은 제4 연결판(1140D)의 타면과 접한다. 제5 연결판(1140E)의 크기와 형태는 제4 연결판(1140D)의 크기와 형태에 대응한다.

제5 연결판(1140E)의 일단부로는 제3 단위 냉매 이동홀(1141D)와 연결되어 냉매의 이동 경로를 제공하는 제4 단위 냉매 이동홀(1141E)이 형성될 수 있다.

제5 연결판(1140E) 상의 양단부로는 제2 냉각수 공급로(1122B)를 구성하는 제9 및 제10 단위 냉각수 공급홀(1142E, 1143E)이 각각 형성된다. 제9 및 제10 단위 냉각수 공급홀(1142E, 1143E)은 제7 및 제8 단위 냉각수 공급홀(1142D, 1143D)과 각각 연결될 수 있다.

여기서, 냉매 이동 경로와 냉각수 이동 경로의 배치 시, 냉각수 공급 경로가 다른 구성 요소와 겹치는 것을 방지하기 위해, 제10 단위 냉각수 공급홀(1143E)은 장원 형태로 이루어질 수 있다. 필요에 따라서는 제9 단위 냉각수 공급홀(1142E)이 장원 형태로 이루어질 수 있다.

상기한 제1 내지 제5 연결판(1140A, 1140B, 1140C, 1140D, 1140E)의 두께는 서로 동일할 수 있다. 이때, 제1 내지 제5 연결판(1140A, 1140B, 1140C, 1140D, 1140E)의 두께는 2mm 이상일 수 있다.

도 7은 본 발명에서 사용하는 리시버 드라이어와 연결부의 연결을 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 리시버 드라이어(1130)는 소정의 직경과 길이를 갖는 원통 형상으로 이루어진다. 리시버 드라이어(1130)는 상하로 배치되고, 후술하는 연결부(1140)를 통해 응축부(1110)와 과냉부(1120)와 냉매 이동이 가능하게 연결될 수 있다.

리시버 드라이어(1130)의 하부 일측으로는 냉매 유입홀(1132)이 배치되고, 상부 일측으로는 냉매 배출홀(1134)이 배치될 수 있다.

연결부(1140)의 연결 리브는 서로 겹쳐진 후, 냉매 유입홀(1132)과 냉매 배출홀(1134)로 삽입되어 냉매의 이동이 이루어지도록 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 수냉식 컨덴서의 냉매와 냉각수의 이동 경로에 대해 살펴보기로 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 컨덴서에서의 냉각수와 냉매 이동을 나타내는 도면이다.

도면에서는 냉매의 이동 경로를 보다 자세히 나타내기 위하여 리시버 드라이어의 도시는 생략하였다.

도 8을 참조하면, 응축부(1120)가 포함하는 제2 단위 응축부(1110B)의 제1 냉매 공급관(1114)를 통해 냉매가 공급되고, 공급된 냉매는 제1 단위 응축부(1110A), 연결부(1140) 및 과냉부(1120)를 통해 배출된다.

여기서, 제1 냉각수 공급로(1122A)를 통해 공급되는 냉각수(W1)는 과냉부(1120)에서 냉매를 과냉시킨다.

그리고, 제1 냉각수 공급로(1122A)를 통해 공급되는 냉각수(W1) 중 일부는 제2 냉각수 공급로(1122B)를 통해 제1 단위 응축부(1110A)로 공급되어, 응축부(1120)로 공급된 냉매(C)를 응축시킨다. 이때, 제2 냉각수 공급로(1122B)를 통해 공급되는 냉각수(W1)는 제3 냉각수 공급로(1122C)를 통해 공급되는 냉각수(W2) 보다 온도가 낮아 냉매의 응축률이 향상될 수 있다.

상기와 같이 구성된 수냉식 컨덴서는 전기자동차용 냉난방 시스템에 적용될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 냉매순환라인(100), 제1냉각수순환라인(200), 제2냉각수순환라인(300), 제1냉매분기라인(400), 제2팽창밸브(410) 및 칠러(420)가 포함되는데, 먼저 냉매순환라인(100)은 자동차 실내의 난방 및 냉방이 선택적으로 이루어지도록 냉매를 전동압축기(110), 실내컨덴서(120), 제1팽창밸브(130), 증발기(140)로 순환시킨다.

그리고 제1냉각수순환라인(200)은 배터리(B)가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키고, 제2냉각수순환라인(300)은 전장품(PE)이 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시킨다.

도 9를 참조한 냉매순환라인(100), 제1냉각수순환라인(200), 제2냉각수순환라인(300)를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 냉매순환라인(100) 상에는 전동압축기(110)가 구비되는데, 전동압축기(110)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출한 구동신호에 따라 외부에서 인가되는 전원에 의해 구동하여 유입된 냉매를 압축하여 토출한다.

그리고 실내컨덴서(120)는 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 방열하여 급기를 히팅하고, 증발기(140)는 유입된 냉매가 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 흡열하여 급기를 냉각한다.

이때 전동압축기(110)와 실내컨덴서(120)는 냉매순환라인(100)에 의해 서로 연결되는데, 냉매순환라인(100)은 전동압축기(110)의 토출단과 일측이 연결되고, 타측은 실내컨덴서(120)의 유입단과 연결되어, 전동압축기(110)에서 압축된 냉매가 실내컨덴서(120)로 유입된다.

실내컨덴서(120)로 유입된 냉매는 실내컨덴서(120)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 방열하여 급기를 히팅하고, 히팅된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 난방이 이루어진다.

또한, 실내컨덴서(120)와 증발기(140)는 냉매순환라인(100)으로 연결되는데, 냉매순환라인(100)은 실내컨덴서(120)의 유출단과 일측이 연결되고, 타측은 증발기(140)의 유입단과 연결되어, 실내컨덴서(120)를 통과한 냉매는 증발기(140)로 유입된다.

이때 냉매순환라인(100) 상에는 제1팽창밸브(130)가 구비되는데, 제1팽창밸브(1300)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 냉매순환라인(100)을 선택적으로 개폐하고, 냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 냉매를 팽창시켜, 팽창된 냉매가 증발기(140)로 유입되도록 한다.

제1팽창밸브(130)에 의해 팽창된 후, 증발기(140)로 유입된 냉매는 증발기(140)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기를 냉각하고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.

여기서 실내컨덴서(120) 및 증발기(140)는 공조유닛의 하우징(1001) 내부에 구비되는데, 공조유닛의 하우징(1001) 선단에는 송풍수단(1002)이 구비되고, 상기 송풍수단(1002)의 후방에는 증발기(140)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 송풍수단(1002)의 구동으로 자동차 외부에서 유입된 외기 또는 자동차 실내에서 유입된 내기가 급기로 전환되면서, 증발기(140)를 통과한 후 후방인 자동차 실내로 송풍된다.

그리고 증발기(140)의 후방에는 격벽으로 난방통로(1003) 및 냉방통로(1004)로 구획되고, 격벽의 선단에는 통로개폐도어(1005)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 통로개폐도어(1005)의 회전으로 난방통로(1003) 또는 냉방통로(1004)가 선택적으로 개폐된다.

이때 난방통로(1003)에는 실내컨덴서(120)가 구비되어, 난방통로(1003)를 따라 유동하는 급기가 실내컨덴서(120)와의 열교환으로 히팅된 후, 자동차 실내로 유입되어 난방이 이루어지도록 한다.

또한, 실내컨덴서(120) 후방에는 PTC 히터(1006)가 구비되는데, PTC 히터(1006)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 외부에서 인가되는 전원에 의해 선택적으로 구동하여 실내컨덴서(120)를 통과한 급기에 방열하여 열을 더하는데, 동계에 자동차 실내 난방 시 부족한 열을 PTC 히터(1006)로 보충할 수 있다.

그리고 냉매순환라인(100) 중 전동압축기(110)의 후방에는 어큐뮬레이터(150)가 배치되는데, 어큐뮬레이터(150)는 유입된 냉매를 액상과 기상으로 분리하면서 기상 냉매만 유출하여 전동압축기(110)로 유입되도록 한다.

또한, 냉매순환라인(100) 중 실내컨덴서(120)와 제1팽창밸브(130) 사이에는 2웨이밸브(101)가 구비되는데, 상기 2웨이밸브(101)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 실내컨덴서(120)와 제1팽창밸브(130) 사이의 냉매순환라인(100)을 개폐한다.

여기서 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템은 제1냉매분기라인(400)이 포함되는데, 제1냉매분기라인(400)은 제1팽창밸브(130)의 유입단에서 일측이 분기되고, 타측은 전동압축기(110)의 유입단과 연결되어 선택적으로 냉매를 유동시킨다.

더불어 냉매순환라인(100)에는 제2냉매분기라인(500)이 연결되는데, 제2냉매분기라인(500)은 냉매순환라인(100) 중 2웨이밸브(101)의 유입단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 냉매순환라인(100) 중 2웨이밸브(101)의 유출단 측에 연결되어, 상기 2웨이밸브(101)의 개폐에 따라 선택적으로 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매가 제2냉매분기라인(500)을 따라 유동하게 된다.

그리고 제1냉매분기라인(400) 상에는 제2팽창밸브(410)가 구비되는데 제2팽창밸브(410)는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따라 선택적으로 개폐되어 제1냉매분기라인(400)을 유동하는 냉매를 팽창시켜 유출하고, 제1냉매분기라인(400) 중 제2팽창밸브(410) 후방에는 칠러(420)가 구비되는데, 칠러(420)는 제2팽창밸브(410)에서 팽창된 냉매를 수용하고, 제1냉각수순환라인(200) 및 제2냉각수순환라인(300)을 따라 각각 유동하는 냉각수를 냉매와 열교환시킨다.

이때 제1냉각수순환라인(200)은 배터리(B)가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는데, 제1냉각수순환라인(200)은 제1워터펌프(210)와, 수가열수단(220)이 포함된다.

제1냉각수순환라인(200) 상의 제1워터펌프(210)는 제1냉각수순환라인(200)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키고, 상기 수가열수단(220)은 제1냉각수순환라인(200)을 따라 유동하는 냉각수를 가열한다.

그리고 제1냉각수순환라인(200)에는 제1냉각수분기라인(600)이 연결되는데, 제1냉각수분기라인(600)은 제1냉각수순환라인(200) 중 배터리(B)의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 배터리(B)의 유입단 측에 연결된다.

이때 제1냉각수순환라인(200) 중 제1냉각수분기라인(600)의 일측이 분기되는 분기지점에는 3웨이밸브(230)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 3웨이밸브(230)의 유로 변경으로 냉각수의 유동경로 개폐 및 경로 변경된다.

제1 냉각수분기라인(600)에는 제3 워터펌프(610), 제1 냉각수바이패스라인(620), 배터리라디에이터(630)가 포함되는데, 제3워터펌프(610)는 제1 냉각수분기라인(600) 상에 구비되어, 제1냉각수분기라인(600)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시키고, 제1 냉각수바이패스라인(620)은 제1 냉각수분기라인(600) 중 제3워터펌프(610)의 유입단 측에 일측이 연결되고, 타측은 수냉식 컨덴서(1000)의 유출단 측에 연결되어, 제1냉각수분기라인(600)을 따라 유동하는 냉각수를 유동시키며, 배터리라디에이터(630)는 제1냉각수분기라인(600) 중 수냉식 컨덴서(1000)의 유입단 측에 구비되어, 수냉식 컨덴서(1000)로 유입되기 전의 냉각수를 공냉시킨다.

그리고 제2냉각수순환라인(300)은 전장품(PE)가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는데, 제2냉각수순환라인(300)에는 제2워터펌프(310)가 포함되어, 제2워터펌프(310)가 제2냉각수순환라인(300)을 따라 유동하는 냉각수를 강제 유동시킨다.

이때 제2냉각수순환라인(300)에는 제2냉각수분기라인(700)이 연결되는데, 제2냉각수분기라인(700)은 제2냉각수순환라인(300) 중 전장품의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전장품(PE)의 유입단 측에 연결되고, 제2냉각수분기라인(700) 중 수냉식 컨덴서(1000)의 유입단 측에는 전장품라디에이터(710)가 구비되어, 수냉식 컨덴서(1000)로 유입되기 전의 냉각수를 공냉시킨다.

여기서, 수냉식 컨덴서(1000)의 제1 냉각수 공급로(1122A)과 제3 냉각수 공급로(1122C)은 배터리라디에이터(630)와 전장품라디에이터(710)에 각각 연결될 수 있다. 또한, 필요에 따라 전장품라디에이터(710)와 배터리라디에이터(630)에 각각 연결될 수 있다.

여기서 제2냉각수순환라인(300) 중 제2냉각수분기라인(700)의 일측이 분기되는 분기지점에는 3웨이밸브(320)가 구비되어, 냉난방 시스템의 제어부에서 송출하는 운전 모드별 신호에 따른 3웨이밸브(320)의 유로 변경으로 냉각수의 유동경로 개폐 및 경로 변경된다.

그리고 수냉식 컨덴서(1000)는 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600) 및 제2냉각수분기라인(700) 상에 중첩되어, 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600) 및 제2냉각수분기라인(600)을 따라 각각 유동하는 냉매와 냉각수를 열교환시킨다.

도 10은 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 냉방모드 시 냉매의 순환과정을 나타내는 도면이다.

도 10을 참조하면, 냉방모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 냉방모드가 선택되면, 공조유닛의 하우징(1001) 내부에 구비된 통로개폐도어(1005)가 난방통로(1003)는 폐쇄하고, 냉방통로(1004)는 개방하도록 제어된다.

그리고 제2웨이밸브(101) 및 제2팽창밸브(410)는 폐쇄 제어되고, 제1팽창밸브(130)는 개방 제어되며, 냉각수는 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)의 구동으로 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 제어된다.

여기서 제1냉각수순환라인(200)의 3웨이밸브(230)는 폐쇄 제어되어 배터리 냉각수는 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)을 따라 순환하고, 제2냉각수순환라인(300)의 3웨이밸브(320)는 제2냉각수분기라인(700)을 따라 냉각수가 순환하게 유로가 변경 제어된다.

상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 전동압축기(110)에서 토출된 냉매는 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되는데, 이때 실내컨덴서(120)로 유입된 급기의 열교환 없이 유출된다.

그리고 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제2냉매분기라인(500)을 따라 유동하고, 제1팽창밸브(130)에 의해 팽창된 후, 증발기(140)로 유입된다.

이때 냉각수는 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)에 의해 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 되는데, 여기서 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700) 각각에 배치된 배터리라디에이터(630) 및 전장품라디에이터(710)에 의해 각각 공냉된 후, 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600), 제2냉각수분기라인(700)을 중첩하는 수냉식 컨덴서(1000)에서 냉매와의 열교환으로 냉매가 방열하여 냉매가 냉각된다.

그리고 수냉식 컨덴서(1000)에서 냉각된 후 증발기(140)로 유입된 냉매는 증발기(140)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기가 냉각되고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.

그리고 증발기(30)에서 유출된 냉매는 냉매순환라인(100)을 통해 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.

상기 어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매가 유출되고, 유출된 기상 냉매는 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 순환과정을 이룬다.

도 11은 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 냉난방 시스템의 의 냉방 및 배터리냉각모드 시 냉매의 순환과정을 보인 도면이다.

도 11을 참조하면, 냉방 배터리 냉각모드에서는 냉난방 시스템의 제어부에서 송출된 신호 또는 사용자의 선택에 의해 냉방 배터리 냉각모드가 선택되면, 공조유닛의 하우징(1001) 내부에 구비된 통로개폐도어(1005)가 난방통로(1003)는 폐쇄하고, 냉방통로(1004)는 개방하도록 제어된다.

그리고 제2웨이밸브(101)는 폐쇄 제어되고, 제2팽창밸브(410)는 개방 제어되며, 냉각수는 제1워터펌프(210), 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)의 구동으로 제1냉각수순환라인(200)과, 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 제어된다.

여기서 제1냉각수순환라인(200)의 3웨이밸브(230)는 냉각수가 제1냉각수순환라인(200)와 제1냉각수분기라인(600) 및 제1냉각수바이패스라인(620)을 따라 각각 순환하게 유로 제어되고, 제2냉각수순환라인(300)의 3웨이밸브(320)는 제2냉각수분기라인(700)으로 냉각수가 순환하게 유로를 변경하여 제어한다.

상기한 밸브들의 제어에 의해 냉매는 전동압축기(110)로 유입되어 압축된 후 토출되고, 전동압축기(110)에서 토출된 냉매는 냉매순환라인(100)을 따라 실내컨덴서(120)로 유입되는데, 이때 실내컨덴서(120)로 유입된 급기의 열교환 없이 유출된다.

그리고 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제2냉매분기라인(500)을 따라 유동하고, 제1팽창밸브(130)에 의해 팽창된 후, 증발기(140)로 유입된다.

이때 냉각수는 제2워터펌프(310) 및 제3워터펌프(610)에 의해 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700)을 따라 각각 순환하게 되는데, 여기서 제1냉각수분기라인(600)과, 제2냉각수분기라인(700) 각각에 배치된 배터리라디에이터(630) 및 전장품라디에이터(710)에 의해 각각 공냉된 후, 제2냉매분기라인(500), 제1냉각수분기라인(600), 제2냉각수분기라인(700)을 중첩하는 수냉식 컨덴서(1000)에서 냉매와의 열교환으로 냉매가 방열하여 냉매가 냉각된다.

그리고 수냉식 컨덴서(1000)에서 냉각된 후 증발기(140)로 유입된 냉매는 증발기(140)에서 자동차 실내로 제공되는 급기와의 열교환으로 급기에 흡열하여 급기가 냉각되고, 냉각된 급기는 자동차 실내로 제공되어 자동차 실내의 냉방이 이루어진다.

그리고 증발기(30)에서 유출된 냉매는 냉매순환라인(100)을 통해 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.

또한, 실내컨덴서(120)에서 유출된 냉매는 냉매순환라인(100)을 따라 유동하다 분기지점을 통해 제1냉매분기라인(400)을 따라 유동하고, 제2팽창밸브(410)에 의해 팽창된 후, 칠러(420)로 유입된다.

이때 칠러(420)로 유입된 냉매는 제1냉각수순환라인(200)을 따라 순환하는 냉각수와의 열교환으로 흡열하여 냉매가 냉각수를 냉각하여 배터리의 냉각이 이루어지고, 칠러(420)로 유출된 냉매는 제1냉매분기라인(400)에서 냉매순환라인(100)으로 합류한 후, 어큐뮬레이터(150)로 유입된다.

어큐뮬레이터(150)로 유입된 냉매는 액상과 기상으로 분리되면서 기상 냉매가 유출되고, 유출된 기상 냉매는 냉매순화라인(100)을 통해 전동압축기(110)로 재유입되는 순환과정을 이룬다.

본 발명은, 과냉부로 공급되는 저온의 냉각수 중 일부를 응축부로 공급하여 응축부에서의 냉매 응축이 이루어지도록 하여 냉방 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 냉매순환라인 101: 2웨이밸브
110: 전동압축기 120: 실내컨덴서
130: 제1팽창밸브 140: 증발기
150: 어큐뮬레이터 200: 제1냉각수순환라인
210: 제1워터펌프 220: 수가열수단
230: 3웨이밸브 300: 제2냉각수순환라인
310: 제2워터펌프 320: 3웨이밸브
400: 제1냉매분기라인 410: 제2팽창밸브
420: 칠러 500: 제2냉매분기라인
510: 수냉컨덴서 600: 제1냉각수분기라인
610: 제3워터펌프 620: 제1냉각수바이패스라인
630: 배터리라디에이터 700: 제2냉각수분기라인
710: 전장품라디에이터 1001: 공조유닛의 하우징
1002: 송풍수단 1003: 난방통로
1004: 냉방통로 1005: 통로개폐도어
1006: PTC 히터 1000: 수냉식 컨덴서
1110: 응축부 1120: 과냉부
1122A: 제1 냉각수 공급로 1122B: 제2 냉각수 공급로
1122C: 제3 냉각수 공급로 B: 배터리
PE: 전장품

Claims (18)

1. 전기자동차에서 사용되는 수냉식 컨덴서로서,
   내층으로 냉매가 유동하고 복수로 적층되는 제1 냉매 유동판과 내측으로 냉각수가 유동하고 상기 제1 냉매 유동판과 교대로 적층되는 복수의 제1 냉각수 유동판을 포함하는 응축부;
   내층으로 냉매가 유동하고 복수로 적층되는 제2 냉매 유동판과 내측으로 냉각수가 유동하고 상기 제2 냉매 유동판과 교대로 적층되는 복수의 제2 냉각수 유동판을 포함하는 과냉부;
   상기 응축부에서 응축된 상기 냉매에 포함된 습기와 불순물을 제거하여 상기 과냉부로 공급하는 리시버 드라이어;
   상기 제2 냉각수 유동판으로 냉각수를 공급하는 제1 냉각수 공급로;
   상기 제1 냉각수 공급로를 통해 공급되는 냉각수의 일부를 복수의 상기 제1 냉각수 유동판 중 일부로 공급하는 제2 냉각수 공급로 및
   상기 제2 냉각수 공급로를 통해 냉각수가 공급되지 않는 나머지 상기 제1 냉각수 유동판으로 냉각수를 공급하는 제3 냉각수 공급로를 포함하고
   상기 제1 냉각수 공급로를 통해 공급되는 냉각수는 상기 제3 냉각수 공급로를 통해 공급되는 냉각수보다 수온이 낮은 수냉식 컨덴서.
2. 제1항에 있어서,
   상기 응축부는,
   상기 제1 냉각수 공급로를 통해 냉각수를 공급받는 제1 단위 응축부와,
   상기 제3 냉각수 공급로를 통해 냉각수를 공급받는 제2 단위 응축부를 포함하는 수냉식 컨덴서.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 단위 응축부와 상기 제2 단위 응축부의 사이에 배치되고, 직사각형의 판 형태로서, 일측 모서리 상에 냉매 이동홀이 형성되는 분리판을 더 포함하는 수냉식 컨덴서.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 단위 응축부가 포함하는 상기 제1 냉각수 유동판의 개수는,
   상기 제1 냉각수 유동판의 전체 개수 중 10 내지 35% 인 수냉식 컨덴서.
5. 제2항에 있어서,
   상기 응축부와 상기 과냉부 사이에 배치되고, 일측으로는 상기 리시버 드라이어와 연결되어 냉매와 냉각수의 이동 경로를 제공하는 연결부를 더 포함하는 수냉식 컨덴서.
6. 제5항에 있어서,
   상기 리시버 드라이어의 하부 일측으로 냉매 유입홀이 배치되고, 상부 일측으로 냉매 배출홀이 배치되며,
   상기 연결부는,
   일면은 상기 제1 단위 응축부의 일면에 접하는 직사각형 형태로 이루어지고, 상기 제2 냉각수 공급로에 포함되는 제1 및 제2 단위 냉각수 공급홀이 양단부로 형성되고, 상기 제1 단위 응축부를 통해 이동하는 상기 냉매의 이동 경로를 제공하는 제1 단위 냉매 이동홀이 형성되는 제1 연결판과,
   일면은 상기 제1 연결판의 타면에 접하는 직사각형 형태로 이루어지고, 양단으로는 상기 제2 냉각수 공급로에 포함하는 제3 및 제4 단위 냉각수 공급홀이 형성되고, 일단으로는 상기 제1 단위 응축부를 통해 이동하는 상기 냉매의 이동 경로를 제공하는 제2 단위 냉매 이동홀이 형성되는 제2 연결판과,
   일면은 상기 제2 연결판의 타면에 접하는 직사각형 형태로 이루어지고, 상기 냉매 유입홀과 상기 냉매 배출홀로의 냉매 유출입을 수행하는 제1 및 제2 가이드홈이 일측으로 형성되며, 상기 제2 냉각수 공급로에 포함하는 제5 및 제6 단위 냉각수 공급홀이 형성되는 제3 연결판과,
   일면이 상기 제3 연결판의 타면에 접하는 직사각형 형태로 이루어지고, 양단으로는 상기 제2 냉각수 공급로에 포함하는 제7 및 제8 단위 냉각수 공급홀이 형성되고, 일단으로는 상기 제1 단위 응축부를 통해 이동하는 상기 냉매의 이동 경로를 제공하는 제3 단위 냉매 이동홀이 형성되는 제4 연결판과,
   일면은 상기 제4 연결판의 타면에 접하고, 타면은 상기 과냉부의 일면에 접하는 직사각형 형태로 이루어지고, 상기 제2 냉각수 공급로에 포함되는 제9 및 제10 단위 냉각수 공급홀이 양단부로 형성되고, 상기 제1 단위 응축부를 통해 이동하는 상기 냉매의 이동 경로를 제공하는 제4 단위 냉매 이동홀이 형성되는 제5 연결판을 포함하는 수냉식 컨덴서.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 단위 냉각수 공급홀과 제10 단위 냉각수 공급홀은 장원 형태로 이루어지는 수냉식 컨덴서.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제2 연결판은,
   일측 양단으로 돌출되어 상기 냉매 유입홀과 상기 냉매 배출홀에 각각 삽입되는 제1 연결 리브와,
   타측단에 돌출되어 차체에 고정되는 제1 연결 브라켓과,
   상기 제1 연결 리브의 일측 저면에 일정 높이로 돌출되는 제1 고정턱을 포함하는 수냉식 컨덴서.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제3 연결판은,
   상기 제1 가이드홈과 상기 제2 가이드홈의 입구 양측에 각각 돌출되어 상기 냉매 유입홀과 상기 냉매 배출홀에 삽입되는 삽입 가이드 리브와,
   상기 삽입 가이드 리브의 일측에 일정 높이로 돌출되는 제2 고정턱을 포함하는 수냉식 컨덴서.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제4 연결판은,
    일측 양단으로 돌출되어 상기 리시버 드라이어와의 연결되는 제2 연결 리브와,
    타측단에 돌출되어 차체에 고정되는 제2 연결 브라켓과,
    상기 제2 연결 리브의 일측 저면에 일정 높이로 돌출되는 제3 고정턱을 더 포함하는 수냉식 컨덴서.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 가이드홈의 저부는 상기 제2 단위 냉매 이동홀과 연통하고,
    상기 제2 가이드홈의 저부는 상기 제3 단위 냉매 이동홀과 연통하는 수냉식 컨덴서.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 연결 리브와 상기 제2 연결 리브의 이격 거리는,
    상기 제1 및 제2 가이드홈의 이격 거리에 대응하는 수냉식 컨덴서.
13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 고정턱의 높이는 동일한 수냉식 컨덴서.
14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 연결 리브와 상기 제2 연결 리브의 길이는 상기 냉매 유입홀과 상기 냉매 배출홀의 길이에 대응하는 수냉식 컨덴서.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 연결 리브와 상기 제2 연결 리브의 길이는,
    상기 삽입 가이드 리브의 이격거리에 대응하는 수냉식 컨덴서.
16. 제6항에 있어서
    상기 연결판의 두께는 상기 냉매 유입홀과 상기 냉매 배출홀의 폭에 대응하는 수냉식 컨덴서.
17. 제15항에 있어서
    상기 제1 내지 제5 연결판 각각의 두께는 2mm 이상인 수냉식 컨덴서.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 수냉식 컨덴서;
    자동차 실내의난방 및 냉방이 선택적으로 이루어지도록 냉매를 전동압축기, 실내컨덴서, 제1팽창밸브, 증발기로 순환시키는 냉매순환라인;
    배터리가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제1냉각수순환라인;
    전장품가 냉각되도록 선택적으로 냉각수를 순환시키는 제2냉각수순환라인;
    상기 제1팽창밸브의 유입단에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전동압축기의 유입단과 연결되어 선택적으로 냉매를 유동시키는 제1냉매분기라인;
    상기 제1냉매분기라인 상에 구비되고, 선택적으로 개폐되어 상기 제1냉매분기라인을 유동하는 냉매를 팽창시켜 유출하는 제2팽창밸브;
    상기 제1냉매분기라인 중 제2팽창밸브 후방에 구비되어, 상기 제2팽창밸브에서 팽창된 냉매를 수용하고, 상기 제1냉각수순환라인 및 제2냉각수순환라인을 따라 각각 유동하는 냉각수를 냉매와 열교환시키는 칠러;
    상기 냉매순환라인 중 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이에 구비되어, 상기 실내컨덴서와 제1팽창밸브 사이의 냉매순환라인을 개폐하는 2웨이밸브와;
    상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유입단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 냉매순환라인 중 2웨이밸브의 유출단 측에 연결되는 제2냉매분기라인과;
    상기 제1냉각수순환라인 중 배터리의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 배터리의 유입단 측에 연결되는 제1냉각수분기라인과;
    상기 제2냉각수순환라인 중 전장품의 유출단 측에서 일측이 분기되고, 타측은 상기 전장품의 유입단 측에 연결되는 제2냉각수분기라인과;을 포함하고,
    상기 수냉식 컨덴서는,
    상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인 상에 중첩되어, 상기 제2냉매분기라인, 제1냉각수분기라인 및 제2냉각수분기라인을 따라 각각 유동하는 냉매와 냉각수를 선택적으로 열교환 시키는 전기자동차용 냉난방 시스템.

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